Open RAN: Chancen und Herausforderungen für Telcos

In den letzten zehn Jahren sind in Wissenschaft und Industrie zahlreiche Abkürzungen für Funkzugangsnetze wie C-RAN, S-RAN oder V-RAN aufgetaucht. Die Motivation war immer, flexible, skalierbare, kosten- und platzsparende Funkzugangsnetze zu schaffen. Vor kurzem tauchte ein weiteres RAN auf, das Open RAN genannt wird. Aber was ist das genau? Was macht es "offen", welche Möglichkeiten bietet es und wo liegen die Herausforderungen? Eine Detecon-Meinung.

Open RAN zielt darauf ab, von den vielen Fortschritten in den Funkzugangstechnologien des letzten Jahrzehnts zu profitieren, zum Beispiel Virtualisierung, Cloudifizierung, Multi-Tech-Einzel-Basisstationen (4G/5G), und fügt zusätzlich den Aspekt der offenen Schnittstelle hinzu. Das bedeutet, dass es keinen Vendor-Lock-In gibt - also die Möglichkeit, mehr als einen Anbieter für das RAN zu wählen - und die Flexibilität und Freiheit zu haben, sich für einen zu entscheiden.

Open RAN ist anders

Traditionell ist ein Hersteller für die BBU/RU-Hardware und -Software verantwortlich (siehe Abbildung, linke Seite). Dank der offenen Schnittstellen in Open RAN (jede Farbe steht für einen anderen Anbieter, siehe Abbildung, rechte Seite), bei denen verschiedene Anbieter Hardware- und Software-Komponenten für CU und DU bereitstellen, ist dieselbe Funktionalität nun sehr bunt geworden.

Abbildung: SRAN und Open RAN im Vergleich

Dies bietet die Möglichkeit, verschiedene Szenarien und Ansätze zu wählen, zum Beispiel zentralisierte oder verteilte Cloud, latenztolerant oder intolerant. Eine Unterscheidung gilt es zu mache zwischen O-RAN und Open RAN: Ersteres bezeichnet die Allianz für die Standardisierung und Letzteres das Konzept selbst. Um dieses geht es in diesem Artikel.

Open RAN hat zunehmend an Bedeutung gewonnen, da es eine Alternative zu der begrenzten Auswahl an Anbietern auf dem Markt bietet. Die Anbietersituation wurde nach dem Verbot chinesischer Anbieter in mehreren Ländern noch schlimmer. Diese Verbote gaben Open RAN Rückenwind, als Telco-Betreiber begannen, nach Alternativen zu suchen. 

Das Interesse kommt nicht nur von den CSPs, sondern auch von kleinen und mittleren Anbietern, die aufgrund des Vendor Lock-in und ihres begrenzten Angebots keinen Anteil am Telco-Kuchen haben konnten. Wir haben auch Interesse von einigen Regierungen gesehen, nachdem sie bestimmte Anbieter aus Sicherheitsgründen ausgeschlossen haben. Die britische Regierung investiert in die Einrichtung eines Telecoms Lab, um Akademiker, Lieferanten und Telekommunikationsbetreiber zusammenzubringen, um die Telekommunikationsanbieterlandschaft zu diversifizieren und zu erneuern. 

Das macht Open RAN anders!

Was bedeutet Open RAN für Telco-Betreiber und die Branche?

Wenn Betreiber heutzutage in den Ausschreibungsprozess gehen, um ihre Netze zu modernisieren, gibt es sehr wenig Auswahl in der Anbieter-, Produkt- und Funktionslandschaft. Ein Anbieter, der in Bezug auf den Preis sehr gut geeignet sein könnte, verfügt möglicherweise nicht über die erforderlichen Funktionen. Der Anbieter, der die erforderlichen Funktionen anbietet, wird möglicherweise von der Regierung nicht zugelassen. 

Dadurch entsteht eine Monopolsituation auf dem Markt. Die Situation verschlimmert sich insbesondere dann, wenn Betreiber in ihren Netzen eine Multi-Vendor-Strategie verfolgen, der zweite Anbieter aber keine vergleichbaren Funktionen bietet. Konsistenz ist hier der Schlüssel, da die Ungleichheit der Merkmale zu negativen Marketingkonsequenzen führen kann. Das Ziel ist es, Konsistenz in einer Multi-Vendor-Landschaft sicherzustellen. Aber wie?

Flexibilität, Auswahl, Einheitlichkeit und Agilität in Funkzugangsnetzen

Stellen Sie sich nun vor, Sie hätten die Möglichkeit, geeignete Hard- und Software für Funkzugangsnetze aus einer Reihe von Anbietern auszuwählen. Dies würde die Anbieterlandschaft bunter und das Netzwerk insgesamt einheitlicher machen, da eine Homogenität der Funktionen erreicht werden kann. Das Ausrollen einer neuen Funktion von einem anderen Anbieter würde so einfach werden wie das Aktualisieren der Software eines Systems. Kurz gesagt: Open RAN wird mehr Flexibilität, Auswahl, Einheitlichkeit und Agilität in Funkzugangsnetzen bieten. 

Manch einer mag sich fragen, wie eine solche "bunte" Landschaft für Einheitlichkeit sorgen kann. Es liegt an der Bereitstellung von virtualisierten Funktionen auf Allzweck-Hardware unter Verwendung einer konsistenten Software-Plattform.  

Innovationspush

Und dann gibt es noch die Möglichkeit für einen Push an Innovationen. Ein 5G-Netz wird im Gegensatz zu älteren Netzen vielfältige Anwendungsfälle haben, die über hohe Bitraten hinausgehen. Dies erfordert einen anderen Ansatz für den Netzwerk-Rollout aufgrund der vielfältigen Anwendungsfälle. 

Ein vollwertiges 5G-Netz benötigt nicht nur die Abdeckungs- und Kapazitätsschichten, sondern auch die Edge- und Managed-Latency-Schichten für Anwendungsfälle wie autonome Steuerung und AR-VR-Anwendungen und viele andere. Die Produkt- und Funktionsanforderungen sind so vielfältig, dass es praktisch unmöglich ist, sie von einem einzigen Telekommunikationsanbieter zu erfüllen. 

Traditionelle Telco-Anbieter versuchen, über die typischen Konnektivitätsangebote hinauszugehen, indem sie Lösungen wie Campus-Netzwerke usw. anbieten. Wir sehen jedoch das Entstehen eines Ökosystems, ähnlich wie beim App Store oder Google Play, in dem die Software-Community eine sehr wichtige Rolle spielen wird. Open RAN fungiert daher als Enabler für die Startup-Szene, um Innovationen direkt in das Herz der Telekommunikationsbranche zu bringen, ohne sich um Hardware-, Netzwerk- oder Funk-Know-how kümmern zu müssen. 

Diese Möglichkeit ist eine Win-Win-Situation für alle Seiten, einschließlich der traditionellen Telco-Anbieter. Einige mögen sich fragen, warum traditionelle Anbieter? Weil Innovation allen zugute kommt! Sie können ebenfalls nachziehen und innovativ sein.

Kritischer Faktor: Stromverbrauch

Wenn wir uns die Herausforderungen ansehen, ist einer der kritischsten Faktoren der Stromverbrauch im Open RAN. Zahlreiche Telekommunikationsunternehmen haben sich das Ziel gesetzt, in den nächsten 10 bis 15 Jahren klimaneutral zu sein. Die Versuche und Tests, die wir mit handelsüblichen Servern gesehen haben, verbrauchen mindestens drei- bis viermal mehr Strom, wenn nicht sogar mehr, als ein traditionelles S-RAN-Setup. Ein Rollout mit Open RAN, insbesondere zu diesem Zeitpunkt, würde das Erreichen der Klimaneutralitätsziele erheblich erschweren.

Die gute Nachricht ist jedoch, dass die Chiphersteller bereits Chipsätze entwerfen und entwickeln, die speziell für die 5G-Physical-Layer-Leistung ausgelegt sind, aber dennoch die Programmierbarkeit beibehalten, die Open RAN erfordert (https://www.marvell.com/products/data-processing-units.html). Solche Entwicklungen helfen, den Stromverbrauch von Open-RAN-Geräten wie CUs und DUs zu optimieren. 

Eine weitere Möglichkeit, Strom zu sparen, liegt im zentralisierten Open RAN-Ansatz. Wenn wir in Open RAN Splits auf der unteren Schicht verwenden, wird der Großteil der Verarbeitung an einem zentralen Ort durchgeführt, wo die Verarbeitung je nach Verkehrsanforderungen hoch- oder herunterskaliert werden kann, was von der Cloudifizierung profitiert. Dies würde Energiekosten im Vergleich zu verteilten Verarbeitungsfunktionen an jeder Basisstation sparen.

Steigende Komplexität

Wenn sich ein Dutzend Anbieter - wenn nicht mehr - im RAN befinden, entsteht eine höhere Komplexität, die man berücksichtigen muss. Die bunte Mischung von Anbietern erhöht den Integrationsaufwand exponentiell, der Ressourcenbedarf steigt.
Das Management von Open RAN erfordert außerdem neue Plattformen und Skillsets für die erforderliche Orchestrierung und Automatisierung des Netzwerks. Dies alles würde vor allem im ersten Zyklus der Netztransformation zu erhöhten Kosten führen. 

Eine weitere Herausforderung ist der effektive Betrieb und die Wartung des Netzes. Wie würde das Fehlermanagement durchgeführt werden? Würde ein einzelner Integrator/Orchestrator diese Rolle übernehmen? Was ist, wenn dieser einzelne Integrator/Orchestrator ein Monopol schafft? 

Wie wir wissen, bringt jede Herausforderung auch eine Chance mit sich. Wir sehen deshalb, dass die Herausforderungen, wenn sie richtig gehandhabt werden, bewältig werden können und dann langfristig die Kosten für den Betrieb eines Netzwerks senken.  

Kostensituation

Kosten im Open RAN entstehen sowohl für Brownfield- als auch für Greenfield-Implementierungen. Die Frage ist, ob Open RAN in der Lage sein wird, die CAPEX und OPEX eines Netzwerks zu reduzieren? Rakuten hat einen um 40 % geringeren CAPEX und 30 % geringeren OPEX im Vergleich zu einem traditionellen Netzwerk angepriesen (siehe Rakuten Mobile 3rd Quarter Report 2020) und dies als einen der Hauptgründe für die Einführung von Open RAN genannt. Allerdings gibt es keine Details darüber, wie diese Kostensenkungen erreicht wurden und wie der Vergleich durchgeführt wurde. 

Wenn wir einen Schritt tiefer in die CAPEX-Kategorie Hardware schauen, stellt sich die Frage, wie ein Betreiber wie Rakuten in der Lage sein kann, Funkgeräte zu einem viel niedrigeren Preis von ORAN-Anbietern zu erwerben, verglichen mit den Preisen, die von den traditionellen Anbietern angeboten werden? Liegt es nur an der reduzierten Funktionalität in der RRU?

Es ist eine ziemliche Herausforderung für kleinere Anbieter, die mit traditionellen Anbietern in Bezug auf Hardware konkurrieren, da letztere von den Skaleneffekten und optimierten Wertschöpfungsketten profitieren. Für Open RAN sehen wir keine großen kurzfristigen Einsparungen bei den CAPEX und OPEX eines Netzwerks. Erforderlich ist eine langfristige Vision mit einem zukunftsorientierten Plan, um die Kostenherausforderung von Open RAN zu überwinden. Open RAN übt jedoch Druck auf die traditionellen Anbieter aus und verfügt über das Potenzial, einen wettbewerbsfähigen Markt zu schaffen. Dies gelingt zum Beispiel durch die Vorteile der Virtualisierung, die es Start-ups und mittelgroßen Softwareanbietern ermöglichen, in die Telco-Anbieterlandschaft einzutreten. 

Ein direkter Nutzen kann auch der Einfluss auf die Lizenzmodelle sein, die die Anbieter derzeit anbieten - und die einer der Hauptkostentreiber in Funkzugangsnetzen sind. Kurz gesagt, die Kostenreduzierung wird im Moment eher durch das Aufbrechen von Monopolen und die Softwarisierung erreicht, als durch Energieeinsparungen oder die zugrundeliegende Hardware, beispielsweise bei Funkgeräten.  
 

Die Zukunft der Telcos ist “offen”

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Open RAN Telekommunikationsunternehmen die nötige Flexibilität bietet, um die benötigte Hard- und Software in jedem geografischen Gebietstyp, ob dicht besiedelt, städtisch, suburban oder ländlich, auszuwählen. Weiterhin hat es das Potenzial, die Softwarekosten eines Telco-RANs zu senken, indem es mehrere Anbieter ins Spiel bringt und den Wettbewerb ankurbelt. 

Es bleibt jedoch abzuwarten, ob die Vorteile von Open RAN die Kosten, die durch die erhöhte Komplexität und die daraus resultierenden Gemeinkosten entstehen, aufwiegen können. Telcos werden auch in der Lage sein, innovative Geschäftsmodelle zu verfolgen, indem sie einfach kleine Softwareanbieter im Bereich des Funkzugangs einbeziehen.

Viele Telekommunikationsbetreiber schließen sich in Branchenallianzen wie O-RAN und TIP zusammen, um das Wachstum und die Reife des Open-RAN-Ökosystems voranzutreiben. Wir sind uns sicher, dass die Gewinner in der Telekommunikationsbranche auf der Grundlage ihrer RAN-Strategien entschieden werden, bei denen die Flexibilität und Innovation von Open RAN genutzt wird, während gleichzeitig der Overhead und die Komplexität aufgrund der bunten Anbieterlandschaft bewältigt werden kann. 

Zukünftig werden sowohl Greenfield- als auch von Brownfield-Betreibern Open RAN einsetzen. Während die anfängliche, großflächige Einführung vor allem bei neuen Betreibern stattfinden wird, werden Leistung und Effizienz aus den Brownfield-Einsätzen entscheidend dafür sein, dass sich Open RAN als Lösung der Wahl für die RAN-Modernisierungsbemühungen von CSPs etabliert. 

Wir glauben, dass "offen" die Zukunft der Telcos ist. Die Zeit wird das Ausmaß dieser "Offenheit" bestimmen.
 

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